計算機輔助高中數(shù)學實驗的探索

李學軍

【摘要】隨著計算機技術在數(shù)學教學中的廣泛應用，數(shù)學實驗在教學中的作用也日益突出.這需要我們加深對數(shù)學教學和技術的探索與實踐，將計算機輔助教學與傳統(tǒng)教學手段有機結合，有效發(fā)揮數(shù)學實驗在高中數(shù)學教學中的作用，切實提高高中數(shù)學教學水平.

【關鍵詞】計算機；輔助教學；數(shù)學實驗；教學效果

計算機信息技術奠定了當今科技變革的基礎，近幾年它逐漸滲透到經(jīng)濟、文化、政治的各個領域中.計算機輔助數(shù)學實驗教學應用在高中數(shù)學課堂教學中，充分利用計算機的可操作與靈活性，通過學生主動地體驗實驗，較好地改變了學生的學習方式和我們的授課形式，體現(xiàn)出了計算機輔助教學的良好優(yōu)點.

一、計算機輔助高中數(shù)學實驗的意義

開展數(shù)學實驗的目標是從實際問題著手，借助計算機與相關軟件，學生通過實驗，通過教師和學生的互動設計與親身體驗，利用實驗的手段，采用歸納的方法，幫助學生從實驗中學習、研究和認知數(shù)學規(guī)律，學習數(shù)學知識，進而研究數(shù)學，掌握數(shù)學思想和數(shù)學技能.

新的《高中數(shù)學課程標準》中對此提出要求：“高中數(shù)學教學應當鼓勵利用計算機信息技術呈現(xiàn)常規(guī)教學中較難演示與表達的教學內容，應當加強數(shù)學教學與計算機技術的整合，提倡多開展數(shù)學探究等學習活動.”在高中數(shù)學教學中利用計算機輔助高中數(shù)學實驗，其意義不只是使學生掌握基礎的數(shù)學知識，更重要的是可以借此激發(fā)學生學習數(shù)學的愿望，提升數(shù)學課程的教學質量，從而促進學生創(chuàng)新思維和數(shù)學應用能力的培養(yǎng).

二、基于計算機輔助高中數(shù)學實驗教學的特點

高中數(shù)學實驗教學是根據(jù)國家課程標準中關于中學階段的學生的知識結構與教師教學手段的脈絡通過創(chuàng)設相關問題情境，然后利用開展實驗的方式增加教學中的輔助環(huán)節(jié).計算機輔助高中數(shù)學實驗教學主要是通過引進計算機信息技術引導學生運用現(xiàn)代信息技術，對實驗作出猜想，然后作出實驗過程驗證與結論的證明.計算機輔助高中數(shù)學實驗教學具有以下幾個特點：

（一）問題情境性

利用計算機信息技術開展的數(shù)學實驗教學可以將數(shù)與形融合整理，提供豐富充滿動感的演示畫面，非常生動與形象地展現(xiàn)出一個繽紛絢爛的數(shù)學世界.這種教學方式彌補了常規(guī)教學手段在感官表達與情景設置等方面的不足，利用這個特點可處理常規(guī)教學方式較難處理的問題，為學會設計出更直觀的情景印象，為我們在教學時突破與化解教學重難點，提高教學質量和教學效果提供了一種先進有效的教學手段.

（二）信息豐富性

計算機作為一種多媒體信息的載體，具有豐富的容量、快捷的速度、良好的效果等諸多的優(yōu)勢，在教學中充分利用計算機上述優(yōu)勢可以高效快捷地解決平常我們用紙和筆較難表達與演算的函數(shù)性質、向量變化規(guī)律、圓等圖形關系、方程求解等數(shù)學問題.通過計算機向學生演示實驗過程，可以讓學生從錯綜復雜的實驗中尋找與總結出課程知識的實質，發(fā)現(xiàn)數(shù)學知識中存在的數(shù)與形、繁與易之間的關系，幫助學生全面深入地理解數(shù)學概念和數(shù)學問題的內涵.

（三）主體能動性

計算機輔助數(shù)學實驗教學更好地體現(xiàn)了以學生為主體，教師充當輔導員的教學模式.教師通過精心地準備和適時恰當?shù)刂笇?，引導學生利用計算機信息技術在實驗中進行自主探索.學生通過親身操作與實踐，在數(shù)字化的學習情境中進行數(shù)學實驗.通過基于計算信息技術的數(shù)學實驗教學解決常規(guī)課程教學中遇到的數(shù)學問題，從而促進學生對教材章節(jié)中的相關概念、定理等知識的理解與掌握，促進學生運用數(shù)學知識解決實際問題能力的培養(yǎng).

（四）探索實踐性

探索性實驗是由我們設計或者由我們引導學生提出實驗課題，然后我們?yōu)閷W生提供實驗器材，提出相關的實驗標準，讓學生自主或以小組合作形式擬定實驗步驟，然后進行實驗觀察與研究，最終對擬定的實驗步驟與結果進行驗證的過程.由于探索性實驗的結果是未知的，學生在自主實驗與探索過程中能夠保持較高的探究興趣和刻苦鉆研的毅力.也正因為這樣，探索性實驗要比一般的演示性實驗和闡述性實驗更加復雜和具有較高的難度系數(shù).這需要我們在實驗時適當?shù)匾龑W生發(fā)現(xiàn)實驗需要的條件、正確處理分析數(shù)據(jù)、仔細分析實驗誤差等.

三、計算機輔助高中數(shù)學實驗的作用

（一）有利于學生學習方式的轉變

在“計算機輔助數(shù)學實驗”活動中，計算機為學生提供了探究學習的平臺.我們可以實際實驗問題，組織學生開展小組討論，引導學生邊討論邊合作地進行實驗.這樣我們就變成了學生學習的引導者和參與者，學生則通過實驗操作和探究合作，由以往的被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習，學生對數(shù)學知識的印象比以往的死記硬背更為深刻，特別是數(shù)學知識的認識和理解能力得到顯著提高.

（二）有利于學生個性品質的培養(yǎng)

我國的傳統(tǒng)的應試教育較為強調學生求同思維的培養(yǎng)，卻缺乏對學生求異思維的培養(yǎng).《高中數(shù)學課程標準》指出：數(shù)學教學活動要為學生提供素質全面發(fā)展的基礎，關注學生個性的發(fā)展；要注重學生個性思維的培養(yǎng)，注重學生創(chuàng)新思維與能力的培養(yǎng).在計算機輔助數(shù)學實驗中，我們通過鼓勵學生自主探索，為學生提供了親身參與、自主實踐、鼓勵創(chuàng)新的學習環(huán)境，鼓勵學生發(fā)現(xiàn)問題、研究問題，有利于學生創(chuàng)造個性的發(fā)展.

四、計算機輔助高中數(shù)學實驗教學現(xiàn)狀

由于計算機輔助數(shù)學實驗教學是最近幾年才出現(xiàn)的課題，以往的教學中較少涉及這方面的內容.有的學校突然要求學生在教師的指導下進行數(shù)學實驗，學生由于知識體系的欠缺，就較難設計完整的實驗方案，實驗過程中也很難發(fā)現(xiàn)問題，達不到預期的實驗設計目標，由此導致學生在實驗中經(jīng)常表現(xiàn)出不知所措，造成學生在實驗中遭遇挫折后容易產(chǎn)生挫敗感.

由于計算機輔助數(shù)學實驗教學對實驗條件有較高的技術要求，有的學校在專業(yè)的數(shù)學實驗室的建設上不到位，開展起數(shù)學實驗教學困難重重.再加上現(xiàn)今的高中數(shù)學教材中實驗內容還是相對較少，而部分數(shù)學教師對數(shù)學實驗教學的現(xiàn)實意義存在認識不足，觀念還停留在類似于以往的動手操作實驗上，缺乏對數(shù)學課程內容進行主動研究和進一步挖掘的意識.

五、完善計算機輔助高中數(shù)學實驗的幾點建議

（一）實驗設計應該考慮學生的知識結構

計算機輔助高中數(shù)學實驗的數(shù)學事實比較客觀.這種比較主觀的實踐方式主要體現(xiàn)在學生選擇的認識主體與學生認識的主觀風格上.計算機輔助高中數(shù)學實驗的這種特點可以使數(shù)學概念適時建立在現(xiàn)實的背景上，有利于學生的理解和記憶.

因此，我們在實驗時所選的實驗素材，應當考慮到學生的知識結構，又要突出實驗的基本特征，盡量在推導和變換中保持數(shù)學知識的本質，激起學生發(fā)現(xiàn)數(shù)學知識的規(guī)律的愿望.例如，我在進行幾何實驗教學時，把入手點放在使學生學會獨立地提取和收集信息，充分應用計算機軟件動態(tài)演示功能，讓學生認知幾何畫板的特征，將抽象的幾何圖形通過計算機演示變得動感和形象，這樣更有利于幾何精髓的教學，培養(yǎng)學生自主探究的學習能力.

（二）實驗操作應體現(xiàn)以學生為本的原則

計算機輔助數(shù)學實驗教學時，我們應當體現(xiàn)“以學生為本”的原則，發(fā)揮學生的主體地位和作用，著重培養(yǎng)學生的數(shù)學思維.讓學生在計算機信息技術的輔助下，更快地學習新知識，理解教學重難點，更快地搭建學生自己的知識結構，形成獨有的數(shù)學思維方式.

同時，我們還必須注意，應當在課前簡短地讓學生進行相關實驗軟件的學習，盡量不要把數(shù)學實驗課誤解為計算機軟件學習課，使學生在課程進行時較為熟練地操作和探究.這要求我們在日常教學中經(jīng)常借助公開課等時間使用數(shù)學教學軟件進行軟件的現(xiàn)場操作，讓學生逐漸掌握軟件的功能，學會操作實驗器材.

（三）加強實驗中師生間的討論與交流

把實驗與交流結合起來體現(xiàn)了數(shù)學知識的形成過程.加強實驗中師生之間的討論與交流，這是計算機輔助數(shù)學實驗教學不可或缺的環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)師生之間合作意識的重要環(huán)節(jié).因此，我們在教學中應當自始至終注意不斷與學生進行情感交流.當學生討論與交流的時候，我們可以當個旁觀者適時地幫助學生理清實驗過程的數(shù)學思維，鼓勵學生把自己的數(shù)學思維活動進行整理，然后清晰地表達出來.同時鼓勵學生主動探究、主動參與，鼓勵他們積極地向我們詢問，進而掌握實驗中的教學反饋，進一步強化實驗效果.

六、結論與反思

實踐證明，通過計算機輔助高中數(shù)學實驗，有利于學生學習方式的轉變.然而，計算機輔助高中數(shù)學實驗的應用過程中又存在一些學校實驗條件和教師教學觀念的問題.這需要高中數(shù)學教師將計算機輔助教學與傳統(tǒng)教學手段有機結合，有效發(fā)揮數(shù)學實驗在高中數(shù)學教學中的作用，切實提高高中數(shù)學教學水平.

【參考文獻】

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